chemia_1:chemia

Metodyka i praktyka szkolna

1/2008

rze pro wa dza nie do świad czeń na lek -
cjach che mii nie od łącz nie wią że się
z re al ny mi za gro że nia mi oraz z pro -

ble mem uty

li za cji mie

sza nin po

re ak cyj -

nych. Co raz czę ściej są to ele men ty, któ re
skła nia ją wie

lu na

uczy cie li do re

zy gna cji

z eks pe ry men tów na lek

cjach przy

ro dy

i che mii. Pod

wyż sze nie bez

pie czeń stwa

na lek cjach i zmniej sze nie ilo ści od pa dów
po re ak cyj nych jest re al ne, je śli zre du ku je
się ska lę do świad czeń. Jed ną z moż li wych
do za sto so wa nia w tym przy pad ku tech nik
jest wy

ko ny wa nie do

świad czeń che

micz -

nych w ma łej ska li. Ogól nie rzecz uj mu jąc,
tech ni ka ta do ty czy prze pro wa dza nia eks -
pe ry men tów che

micz nych z wy

ko rzy sta -

niem ma łych ilo ści sub stan cji sta łych (kil -
ka dzie siąt do kil ku set mg) oraz nie wiel kich
ob ję to ści cie czy (do ok. 1 cm

Re duk cja ska li wy ma ga zmo dy fi ko wa nia

spo so bu wy ko ny wa nia do świad czeń i za sto -
so wa nia od po wied nie go, czę sto nie tra dy cyj -
ne go wy po sa że nia oraz spe cjal nych in struk -
cji wy

ko ny wa nia eks

pe ry men tu. Cza

sa mi

przy prze pro wa dza niu bar

dziej za

awan so -

wa nych do świad czeń ba zu je się na tech ni -
kach wy pra co wa nych w mi kro bio lo gii.

Idea pro

wa dze nia do

świad czeń che

micz nych i na

ucza nia na pod

sta wie do

świad czeń che

micz nych wy

ko ny wa nych

w ma łej ska li (Small -Sca le Che mi stry – SSC

lub Mi cro sca le Che mi stry Expe ri men ta tion
– MCE) po ja wi ła się oko ło 30 lat te mu [3].
Do dzi siaj ta tech ni ka do cze ka ła się róż -
nych roz wią zań i za sto so wań. Sto so wa no ją
mię dzy in ny mi do na ucza nia che mii w dzie -
siąt kach roz wi ja ją cych się kra jów (pro gram
„UNE SCO/IU PAC – CTC Glo

bal Pro

gram in Mi

cro che mi stry”). Z po

wo dze -

niem wy ko rzy stu je się ją do na ucza nia che -
mii na róż nych po zio mach, w tym rów nież
uni wer sy tec kim, przede wszyst kim w USA
[3]. O du żym zna cze niu tej tech ni ki w na -
ucza niu mo że świad czyć fakt po ja wie nia się
w cza so pi śmie Jo ur nal of Che mi cal Edu ca -
tion w dzia le „In the la bo ra to ry” pod roz -
dzia łu „The mi cro sca le la bo ra to ry”.

Do nie wąt pli wych za

let sto

so wa nia tej

tech ni ki w na ucza niu che mii na le żą:

zwięk sze nie bez

pie czeń stwa eks

pe ry -

men tu,

znacz ne zmniej

sze nie ilo

ści od

pa dów

po re ak cyj nych,

moż li wość wy

ko ny wa nia do

świad czeń

che micz nych na wet w bar dzo sła bo wy -
po sa żo nej szko le,

in dy wi du ali za cja wy ko ny wa nia do świad -
czeń i pod wyż sza nie mo ty wa cji uczniów,

skró ce nie cza su re ali za cji do świad czeń,
co po zwa la na bar dziej wni kli we prze -
dys ku to wa nie ob

ser wa cji, wnio

sków

i teo rii zwią za nej z eks pe ry men ta mi,

ALEK SAN DER KA ZUB SKI

Che mia w ma łej ska li

w prak ty ce szkol nej

Efek tyw ne na ucza nie che mii w szko le na pod sta wie szkol ne go
eks pe ry men tu che micz ne go jest rze czą ko niecz ną i głę bo ko uza sad nio ną
dy dak tycz nie [1, 2]. Prak ty ka wy ka zu je, że nie po win no się na uczać
che mii bez sto so wa nia do świad czeń che micz nych i eks po no wa nia
prak tycz nej stro ny te go przed mio tu.

Metodyka i praktyka szkolna

Chemia w Szkole

moż li wość wy

ko na nia więk

szej licz

eks pe ry men tów pod

czas re

ali za cji jed

nost ki me to dycz nej,

wy ko ny wa nie eks pe ry men tów nie moż li -
wych do prze pro wa dze nia na lek cji me -
to da mi tra

dy cyj ny mi w stan

dar do wej

szkol nej ska li,

ła twe i szyb kie przy go to wa nie do świad -
czeń,

ko rzy ści eko no micz ne – ogól na ob niż ka
kosz tów re agen tów i wy po sa że nia.
Go to we ze

sta wy la

bo ra to ryj ne do tej

tech ni ki (Small -Sca le Che

mi stry Kits, Mi -

cro chem Kits) są osią gal ne w róż nych kra -
jach. Przy kła do we ele men ty ze sta wu fir my
SO MER SET (Po łu dnio wa Afry ka) przed -
sta wia ją fo to gra fie od 1–3.

W pre zen to wa nym ze sta wie re ak cje che -

micz ne w roz two rach, wią żą ce się z ob ser -
wo wal nym wy

trą ce niem czy roz

pusz cze -

niem osa

dów lub zmia

ną za

bar wie nia,

wy ko nu je się w mniej szych otwo rach spe -
cjal nie przy

go to wa nej płyt

ki z two

rzy wa.

Ma łe por cje od czyn ni ków do da je się sto su -
jąc pla

sti ko we pi

pet ki. Więk

sze otwo

w płyt ce słu żą mię dzy in ny mi do prze pro -
wa dza nia re

ak cji che

micz nych, w wy

ni ku

któ rych wy dzie la się np. gaz, od pro wa dza ny
z wy ko rzy sta niem pla

sti ko we go ko

recz ka

po łą czo ne go z po li ety le no wą rur ką. Ogrze -
wa nie wy

ko nu je się sto

su jąc mi

kro pal nik

spi ry tu so wy (Fot. 2), a do wy ko na nia do ś-
wiad czeń z elek tro che mii słu żą od po wied -
nie elek tro dy (Fot. 2), z któ rych jed na jest
przed sta wio na na zdję ciu.

Tech ni ka SSC prak tycz nie nie jest sto so -

wa na w na

ucza niu che

mii w Pol

sce.

W przy pad ku szkół wią że się to naj praw do -
po dob niej ze s

łabym jej roz

pro pa go wa -

niem i bra

kiem od

po wied nich fun

du szy

na za

ku pie nie go

to wych ze

sta wów dla

uczniów. Ko lej ną trud ną do prze zwy cię że -
nia za po rą jest cał ko wi cie błęd ne prze ko -
na nie wie

lu na

uczy cie li, że szkol

ne do

ś-

wiad cze nia che

micz ne na

le ży wy

ko ny wać

z udzia łem ta

kie go sa

me go wy

po sa że nia

jak w la bo ra to rium che micz nym i tych sa -
mych tech nik. Za po mi na się przy tym, że
che mia w wy

da niu szkol

nym jest przede

wszyst kim na uką o ma te rii i jej prze mia -
nach i w tym zakresie pod sta wo wym obo -
wiąz kiem uczą ce go jest za po zna wa nie do -
świad czal ne uczniów z róż

no rod ny mi

pod sta wo wy mi re ak cja mi che micz ny mi.

Fot. 1.

Fot. 2.

Fot. 3.

Metodyka i praktyka szkolna

1/2008

Do ele men tów moż

li wych do ku

pie nia

i skom ple to wa nia na

le żą, mię

dzy in

ny mi:

pro bów ki szkla ne o dł. 8 cm i śr. 14 mm,
płyt ki mi

kro te sto we, szal

ki Pe

trie go o śr.

6 cm, pi pe ty Pa steu ra z PE, kor ki gu mo we

Pra cow nia Dy

dak ty ki Che

mii Wy

dzia łu

Che mii Uni

wer sy te tu Mi

ko ła ja Ko

per ni ka

w To ru niu za in te re so wa ła się tech ni ką che -
mii w ma łej ska li (tech ni ka SSC), wi dząc jej
nie wąt pli we za le ty i moż li wo ści wy ko rzy sta -
nia w na ucza niu che mii w Pol sce na róż nych
po zio mach. Za czę ła ją wpro wa dzać ja ko je -
den z ele men tów przy go to wy wa nia stu den -
tów do przy szłej pra cy w za wo dzie na uczy -
ciel skim i do

sko na le nia na

uczy cie li na

kur sach i stu diach po dy plo mo wych. Opra co -
wa no i prze te sto wa no spój ny sys tem wy po -
sa że nia i szkła umoż li wia ją cy wy

ko na nie

wie lu do

świad czeń z che

mii w ma

łej ska

na róż nych po zio mach kształ ce nia.

Do naj istot niej szych cech opra co wa ne -

go sys te mu na le żą mię dzy in ny mi:

na wią za nie do kla

sycz nych roz

wią zań,

do któ rych przy zwy cza je ni są na uczy cie -
le i ucznio wie, np. po przez prze pro wa -
dza nie więk

szo ści re

ak cji che

micz nych

w na czy niach szkla nych;

eks pe ry men ty w więk szo ści przy pad ków
wy ko nu ją ucznio

wie sa

mo dziel nie lub

w pa rach;

uprosz cze nie wie lu eks pe ry men tów che -
micz nych, szcze gól nie szkol nych;

wy ko rzy sta nie w znacz

nej ska

li drob

nych przed mio tów użyt ku co dzien ne go;

moż li wość skom ple to wa nia po trzeb ne -
go szkła i wy po sa że nia na pol skim ry n-
ku i w pol skich fir mach, ma łym na kła -
dem sił i środ ków.

Do gru py przed

mio tów co

dzien ne go

użyt ku wy ko rzy sty wa nych w opra co wa nym
sys te mie na

le żą mię

dzy in

ny mi: słom ki

do na po jów, pod grze wa cze, wę ży ki do kro -
pló wek, ma łe strzy kaw ki, bu te lecz ki po pe ni -
cy li nie, pa tycz ki do szasz ły ków, wy ka łacz ki,
gra fi to we wkła dy do ołów ków au to ma tycz -
nych, gum ki re cep tur ki, kla mer ki do bie li -
zny, ma

łe ły

żecz ki pla

sti ko we, pla

sti ko we

mie sza deł ka do na po jów, kap sle me ta lo we
od bu te lek, ku chen na fo lia alu mi nio wa, wa -
ta, sącz

ki do ka

wy, pla

sti ko we po

jem ni ki

po śmie tan ce, sznu ro wa dła, ba te ryj ki i ich
ele men ty, po je dyn cze kart ki bia łe go i czar ne -
go pa pie ru, świe cą ce dio dy, prze wo dy.

Fot. 4.

Fot. 5.

Fot. 6.

Metodyka i praktyka szkolna

Chemia w Szkole

o śred ni cy 14 mm, ma łe sta ty wy do pro bó -
wek, łap ki drew nia ne do pro bó wek, kro plo -
mie rze LPDE o poj. 10 cm

, pu

de łecz ka

z PP na pró by o poj. 25 cm

, ma łe pę se ty, ło -

pat ki den ty stycz ne. Nie któ re z przed mio tów
co dzien ne go użyt ku i ele men ty wy po sa że nia
wcho dzą ce w skład opra co wa ne go sys te mu
zo sta ły przed sta wio ne na fo to gra fiach 4–6.

Wy bra ne pod sta wo we szkol ne ope ra cje

la bo ra to ryj ne, moż li we do wy ko na nia dzię -
ki za sto so wa niu przed sta wio nych wy żej ele -
men tów, moż na po gru po wać na stę pu ją co:

Eks pe ry men ty che

micz ne wy

ko ny wa ne

w pro bów kach, na szal kach Pe trie go lub
na płyt kach mi kro te sto wych, w za leż no -
ści od ro dza ju do świad cze nia.

Ob ser wa cje, szcze gól nie w przy

pad ku

pły tek mi

kro te sto wych, po

czy nio ne

na tle bia

łej lub czar

nej od

po wied nio

przy cię tej kart ki pa pie ru.

Ogrze wa nie z za sto so wa niem mi kro pal -
ni ka spi ry tu so we go, wy ko na ne go z bu te -
lecz ki po pe ni cy li nie, kor ka z otwo rem,
rur ki szkla nej, sznu ro wa dła i de na tu ra tu
lub z za sto so wa niem pod grze wa cza.

Dozowanie roz

cień czo nych roz

two rów

za pomocą pi

pet po

li ety le no wych Pa

steu ra, kro

plo mie rzy, ma

łych strzy

ka -

wek lub sło mek do na po jów.

Do zowanie z za

sto so wa niem ło

pat ki

den ty stycz nej lub ma łej ły żecz ki pla sti -
ko wej; por

cjo wa ne od

czyn ni ki sta

łe

prze cho wu je się w pu de łecz kach z po li -
pro py le nu na pró by.
Mie sza nie roz two rów wy ko nu je się po -

ru sza jąc pro

bów ką, a do mie sza nia sub

stan cji sta łych oraz cie kłych i sta łych sto su -
je się wy ka łacz ki, pa tycz ki od szasz ły ków
lub pla sti ko we mie sza deł ka do na po jów.

Na sad ki na pro bów ki słu żą ce do od pro -

wa dza nia ga zów i par kon stru uje się z kor -
ków z otwo rem, do któ rych wpro wa dza się
od po wied nio przy cię te ele men ty po li ety le -
no wych pi pet Pa steu ra, po łą czo ne na stęp -
nie z wę ży ka mi do kro pló wek lub słom ka -
mi od na po jów (Fot. 6).

Od po wied nio przy cię te pi pe ty Pa steu ra

łą czo ne ze so bą, ze strzy kaw ka mi czy słom -
ka mi od na po jów i wę ży ka mi od kro pló wek

sta no wią ele

men ty, za po

mo cą któ

rych

moż na kon

stru ować róż

ne go ro

dza ju ze

sta wy la bo ra to ryj ne (Fot. 6).

Wy ko rzy stu jąc wy

mie nio ne wy

żej ele

men ty Pra cow nia Dy dak ty ki Che mii za pro -
po no wa ła pod

sta wo wy szkol

ny ze

staw

uczniow ski do che mii w ma łej ska li, któ ry
te stu je na za ję ciach dy dak tycz nych (Fot. 7).

Je dy nym no wym ele men tem w sto sun ku

do wy mie nio nych wy żej jest sta tyw do pro -
bów ek wy ko na ny z bia

łe go spie

nio ne go

PCV przez warsz

ta ty Wy

dzia łu Che

mii

UMK i od czyn ni ki. Moż li wy jest on do za -
stą pie nia przez ja

ki kol wiek in

ny sta

tyw

na pro bów ki.

Za da nie, któ re sta wia so bie Pra cow nia

Dy dak ty ki Che

mii Wy

dzia łu Che

mii

UMK, to upo

wszech nie nie tech

ni ki SSC

wśród na uczy cie li che mii na róż nych po zio -
mach kształ ce nia. Pierw sze pró by zo sta ły
pod ję te 8 wrze śnia ubiegłego ro ku, kie dy
to po raz pierw szy od by ły się warsz ta ty che -
mii w ma łej ska li dla na uczy cie li w ra mach
XIV Zjaz du Pol skie go Sto wa rzy sze nia Na -
uczy cie li Przed mio tów Przy rod ni czych.

Po ni żej przed

sta wio no kil

ka do

świad -

czeń moż

li wych do wy

ko na nia tech

ni ką

SSC. Opis do świad czeń nie jest peł ny, gdyż
nie za wie ra wszyst kich ob ser wa cji ko re spon -
du ją cych z ce la mi do świad czeń, wnio sków
oraz za sad BHP. Opis do świad czeń zo stał
wzbo ga co ny fo to gra fia mi uży wa nych ze sta -
wów i efek tów nie któ rych do świad czeń.

Fot. 7.

Metodyka i praktyka szkolna

1/2008

Do świad cze nie 1.

Moż li we ce le do świad cze nia: za po zna nie

ze szkol ną me to dą otrzy my wa nia tle nu; za -
po zna nie z wła ści wo ścia mi tle nu; wpro wa -
dze nie ana li zy ja ko ty pu re ak cji; wpro wa -
dze nie po ję cia re ak cji utle nia nia re duk cji;
za po zna nie z wła

ści wo ścia mi man

ga nia -

nu(VII) po ta su.

Ty tuł: Ogrze wa nie man

ga nia nu(VII)

po ta su.

Sprzęt i od

czyn ni ki: man ga nian(VII)

po ta su, pro bów ka, pa ty czek od szasz ły ków,
pod grze wacz, kla mer ka lub drew nia na łap -
ka do pro bó wek, sta tyw na pro bów ki.

Wy ko na nie (Fot. 8): Do pro bów ki na sy -

pu je my nie wiel ką ilość (dwie ło pat ki den ty -
stycz ne, za war tość ma łej ły żecz ki pla sti ko -
wej) man

ga nia nu(VII) po

ta su. Pro

bów kę

umiesz cza my w łap ce drew

nia nej lub

na sta ty wie, przy trzy mu je my kla

mer ką

i ogrze wa my w pło mie niu pod grze wa cza.
Po usły sze niu lek

kich trza

sków wpro

wa -

dza my do pro bów ki tlą cy się pa ty czek. Ob -
ser wu je my pro bów kę.

Ob ser wa cje (Fot. 9): Tlą ce się łu czy wo

za pa li ło się.

Do świad cze nie 2.

Moż li we ce le do świad cze nia: za po zna nie

z dzia ła niem prosz ku do pie cze nia; wpro wa -
dze nie pojęcia re

ak cji roz

kła du (ana

li zy);

za po zna nie z wła ści wo ścia mi wo do ro wę gla -
nów; za po zna nie z wy kry wa niem dwu tlen ku
wę gla; za po zna nie ze szkol ną me to dą otrzy -
my wa nia czy ste go di tlen ku wę gla.

Sprzęt i od czyn ni ki: wo do ro wę glan so du

(so da oczysz czo na), dwie pro bów ki, na sad -
ka wy ko na na z kor ka z otwo rem, frag men -
tu pi pe ty PE Pa steu ra i słom ki do na po jów,
pod grze wacz, kla mer ka lub drew nia na łap -
ka do pro bó wek, sta tyw.

Wy ko na nie (Fot. 10): Do pro bów ki na -

sy pu je my nie wiel ką ilość (za war tość ma łej
ły żecz ki pla sti ko wej) wo do ro wę gla nu so du
(so dy oczysz

czo nej). Pro

bów kę za

ty ka my

na sad ką wy ko na ną z kor ka i frag men tu pi -
pe ty Pa steu ra, po łą czo ną ze słom ką do na -
po jów. W osob nej pro bów ce umiesz cza my
wo dę wa

pien ną. Pod

grze wa my pro

bów kę

z so dą oczysz

czo ną, za

nu rza jąc ko

niec

słom ki w wo dzie wa pien nej. Ob ser wu je my
za war tość obu pro bó wek.

Fot. 9.

Fot. 10.

Fot. 8.

Metodyka i praktyka szkolna

Chemia w Szkole

Ob ser wa cje (Fot. 11): Na ścian

kach

ogrze wa nej pro bów ki po ja wi ły się kro pel ki
cie czy. Wy dzie lał się gaz bez barw ny, bez -
won ny, któ ry po wo do wał zmęt nie nie wo dy
wa pien nej.

Do świad cze nie 3.

Moż li we ce le do świad cze nia: za po zna nie

z re ak cją es try fi ka cji; wy ka za nie ro li kwa su
siar ko we go(VI) w pro ce sie es try fi ka cji; za -
po zna nie z wła ści wo ścia mi es trów.

Sprzęt i od czyn ni ki: kwas ben ze no kar bok -

sy lo wy (kw. ben

zo eso wy), eta

nol (95,5%),

stę żo ny kwas siar ko wy(VI), wo da, pro bów ka,
na sad ka z chłod

nicz ką zwrot

ną wy

ko na na

z kor ka z otwo rem i ob cię tej PE pi pe ty Pa -
steu ra, szal

ka Pe

trie go, pod

grze wacz, kla

mer ka lub łap ka drew nia na.

Wy ko na nie (Fot. 12): Do pro bów ki na sy -

pu je my nie wiel ką ilość kwa su ben zo eso we go,
do da je my pi pe tą Pa steu ra ok. 1 cm

eta no lu,

ostroż nie wkra

pla my 2 kro

ple stę

żo ne go

kwa su siar ko we go(VI) i za ty ka my pro bów kę
na sad ką z po wietrz ną po li ety le no wą chłod -
nicz ką zwrot ną. Ogrze wa my pod grze wa czem
utrzy mu jąc za war tość pro bów ki w sta nie lek -
kie go wrze

nia przez okres oko

ło 5 min.

Po ochło dze niu wy le wa my ostroż nie za war -
tość pro bów ki na szal kę Pe trie go, wy peł nio -
ną do oko ło po ło wy wo dą. Ob ser wu je my za -
war tość szal ki i ostroż nie wą cha my.

Ob ser wa cje: Po wy la niu na szal kę w wo -

dzie po ja wił się bia ły osad, a na po wierzch -
ni – kro pel ki cie czy o mi łym za pa chu.

Do świad cze nie 4.

Moż li we ce

le do

świad cze nia: wpro wa -

dze nie do elek tro che mii; za po zna nie z po -
ję ciem ogni

wa gal

wa nicz ne go; po

zna nie

bu do wy ogni wa Vol ty; za po zna nie z pro ce -
sa mi che micz nymi za cho dzą cy mi przy elek -
tro dach w ogni

wie Vol

ty; za

po zna nie

Fot. 11.

Fot. 12.

Fot. 13.

Metodyka i praktyka szkolna

1/2008

z rów na nia mi re ak cji po łów ko wych; prze -
wi dy wa nie SEM ogni wa gal wa nicz ne go.

Sprzęt i od czyn ni ki: roz cień czo ny (stę że -

nie ok. 2 mo l/dm

) roz twór kwa su siar ko -

we go(VI), elek tro dy: cyn ko wa i mie dzia na
(Fot. 13) wy

ko na ne z bla

szek cyn

ko wej

i mie dzia nej oraz z frag men tów PE pi pet
Pa steu ra, szal ka Pe trie go, PE pi pe ta Pa -
steu ra, pa ra ka bel ków za opa trzo nych w łą -
cza kro

ko dyl ko we, elek

trycz ny mier

nik

uni wer sal ny.

Wy ko na nie (Fot. 14): Elek tro dy umiesz -

cza my w szal ce Pe trie go i łą czy my ka bel ka -
mi z mier ni kiem uni wer sal nym. Wkra pla -
my roz

twór kwa

su siar

ko we go(VI) na

szal kę i ob ser wu je my wska za nia mier ni ka
oraz po

wierzch nie elek

trod. Odłą

cza my

mier nik i po

wtór nie ob

ser wu je my po

wierzch nie elek trod.

Ob ser wa cje (Fot. 15): Po wkro

ple niu

roz two ru kwa su mier nik wy ka zał obec ność
nie wiel kie go na

pię cia. Na po

wierzch ni

elek tro dy mie dzia nej po ja wi ły się bą bel ki
ga zu. Po odłą cze niu mier ni ka bą bel ki ga zu
za czę ły po ja wiać się na po wierzch ni elek -
tro dy cyn ko wej.

Fot. 14.

Fot. 15.

ITERATURA

[1]. A. Bu re wi cz, H. Gu liń ska: Dy dak ty ka che mii, Wy daw nic two Na -
uko we Uni wer sy te tu Ada ma Mic kie wi cza, Po znań 2002.

[2]. H. Gu liń ska: Na ucza nie przed mio tów przy rod ni czych, tom nr 19
(3/2006), s. 25, Pol

skie Sto

wa rzy sze nie Na

uczy cie li Przed

mio tów

Przy rod ni czych, To ruń 2006.

[3]. Wi ki pe dia. En cy klo pe dia in ter ne to wa.

ALEK SAN DER KA ZUB SKI

Pra cow nia Dy dak ty ki Che mii, Wy dział Che mii,

Uni wer sy tet Mi ko ła ja Ko per ni ka.